可調(diào)式溫度控制器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 2009-2010全國(guó)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新作品可調(diào)式溫度控制器滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010年10月2009-2010全國(guó)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新作品可調(diào)式溫度控制器專心-專注-專業(yè)學(xué)生輔導(dǎo)老師：摘 要本文針對(duì)目前“節(jié)能減排”策略而設(shè)計(jì)了本產(chǎn)品，而今“智能化，簡(jiǎn)單化”的社會(huì)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，本文所提到的產(chǎn)品是一種新型可調(diào)式溫度控制器。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品不僅思路清晰電路簡(jiǎn)單，同時(shí)程序下載便利，非常適合學(xué)校的教學(xué)。它是利用DS18B20（數(shù)字溫度計(jì)）作為主要感溫器件，將溫度高低變化直接顯示于4位8段數(shù)碼管顯示屏中。清晰簡(jiǎn)單的電路和簡(jiǎn)易的程序可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)電子制作興趣，基于AT89S51單片機(jī)的

2、可調(diào)式溫度控制器適用于電子愛好初學(xué)者，特別是對(duì)于剛涉足單片機(jī)領(lǐng)域的學(xué)生們。通過(guò)該制作即能夠鍛煉電路測(cè)試、電路焊接和電路調(diào)試等動(dòng)手操作能力，又能夠培養(yǎng)其計(jì)算機(jī)程序開發(fā)方面的興趣。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品是對(duì)溫度的檢測(cè)，它具有可調(diào)性，設(shè)置了上下限，可以設(shè)置一個(gè)溫度范圍，溫度范圍設(shè)置通過(guò)按鍵來(lái)完成。單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信號(hào)與輸入的溫度上、下限進(jìn)行比較，由此作出是否啟動(dòng)繼電器已開啟設(shè)備。關(guān)鍵詞 AT89S51；數(shù)碼管；DS18B20目 錄摘要 第1章 緒論 1第2章 可調(diào)式溫度控制器的設(shè)計(jì) 22.1作品背景22.2設(shè)計(jì)方案22.3硬件設(shè)計(jì)3 2.3.1原理闡述3 2.3.2電路圖4 2.3.3實(shí)物照片5第3章 可調(diào)

3、式控制器的特點(diǎn)63.1創(chuàng)新點(diǎn)與新穎性63.2 實(shí)用性及應(yīng)用前景63.3本人收益6總結(jié)7參考文獻(xiàn)8第1章 緒論隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，以及測(cè)溫度儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)以應(yīng)用到人們個(gè)個(gè)方面，但是溫度控制一直是一個(gè)未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過(guò)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過(guò)了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，

4、本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食儲(chǔ)蓄、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷５倪M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有適合的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)

5、溫度控制的要求都越來(lái)越高。可見，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨溫度控制器應(yīng)用范圍日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。第2章 可調(diào)式溫度控制器的設(shè)計(jì)2.1作品背景目前普通電子愛好者使用的溫度控制器普遍是非可調(diào)性、溫度控制單一，且電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，程序下載不便等缺點(diǎn)，與當(dāng)今社會(huì)“智能化，簡(jiǎn)單化”的要求不符，因此需要一種新型可調(diào)式溫度控制器。對(duì)于一個(gè)喜愛電子制作的初學(xué)者而言，制作并完成一個(gè)電子產(chǎn)品是非常必要的?；贏T89S51單片機(jī)的可調(diào)式溫度控制器適用于電子愛好初學(xué)者，特別是對(duì)于剛涉足單片

6、機(jī)領(lǐng)域的學(xué)生們。通過(guò)該制作即能夠鍛煉電路測(cè)試、電路焊接和電路調(diào)試等動(dòng)手操作能力，又能夠培養(yǎng)其計(jì)算機(jī)程序開發(fā)方面的興趣?，F(xiàn)在的學(xué)生普遍存在一種極其危險(xiǎn)的現(xiàn)象眼高手低?；谶@種現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以有效地消弱這一點(diǎn)。本產(chǎn)品清晰的電路、簡(jiǎn)易的程序，可調(diào)式溫度控制器的新穎性，應(yīng)用于教學(xué)方面，可增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)的興趣，教學(xué)過(guò)程中鍛煉電路測(cè)試、電路焊接和電路調(diào)試等動(dòng)手動(dòng)腦的能力，有效地避免學(xué)生的“眼高手低”這一現(xiàn)象。2.2設(shè)計(jì)方案可調(diào)式溫度控制器以AT89S51單片機(jī)為控制核心，采用可調(diào)式溫度控制電路和傳感器技術(shù)?？烧{(diào)式溫度控制器是利用DS18B20（數(shù)字溫度計(jì)）作為主要感溫器件，將溫度高低變化直接顯示

7、于4位8段數(shù)碼管顯示屏中。該電路的主要元器件包括：AT89S51單片機(jī)核心板、數(shù)字溫度計(jì)、按鍵、加溫?zé)艏?位8段數(shù)碼管。以數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)外界溫度高低，溫度高低檢測(cè)高低可調(diào)節(jié)。溫度高低轉(zhuǎn)變由數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)后傳給單片機(jī)直接在數(shù)碼管中顯示輸出，而且可實(shí)現(xiàn)溫度的自我補(bǔ)償。主要實(shí)施過(guò)程：(1) 設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸控制；(2) 設(shè)計(jì)、焊接顯示電路，并進(jìn)行調(diào)試，使其能夠準(zhǔn)確顯示溫度值； (3) 設(shè)計(jì)、焊接及調(diào)試溫度傳感器以及溫控電路，實(shí)現(xiàn)溫度高低的可調(diào)性；(4) 系統(tǒng)軟硬件組合調(diào)試，以及產(chǎn)品外觀的設(shè)計(jì)與制作。2.3硬件設(shè)計(jì)2.3.1原理闡述本設(shè)計(jì)產(chǎn)品內(nèi)部設(shè)有加溫裝

8、置，以溫度傳感器（DS18B20）作為主要感溫器件將溫度高低變化直接顯示于4位8段數(shù)碼管顯示屏中。溫度高低轉(zhuǎn)變由數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)后傳給單片機(jī)直接在數(shù)碼管中顯示輸出，而且可實(shí)現(xiàn)溫度的自我補(bǔ)償。AT89S515V電源DS18B204位數(shù)碼管功能切換鍵設(shè)定溫度減一按鍵設(shè)定溫度加一按鍵圖2.3.1 原理框圖2.3.2電路圖可調(diào)式溫度控制器如圖2.3.2所示220v圖2.3.2 可調(diào)式溫度控制器電路圖2.3.3實(shí)物照片溫度傳感器如圖2.3.3-1所示，可調(diào)式溫度傳感器實(shí)物圖如圖2.3.3-2所示圖2.3.3-1 DS18B20圖2.3.3-2 可調(diào)式溫度控制器實(shí)物圖第3章 可調(diào)式溫度控制器的特點(diǎn)3.1創(chuàng)新

9、點(diǎn)與新穎性(1)針對(duì)溫控電路非可調(diào)性，該電路基于低功耗的AT89S51單片機(jī)和數(shù)字式溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的可調(diào)功能；(2)該電路不僅可以控制溫度的范圍，還可以設(shè)置溫度的報(bào)警范圍，減少微控制器的工作負(fù)荷；(3)針對(duì)普通電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，該電路采用單線傳輸數(shù)據(jù)，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)；(4)針對(duì)程序下載不便，該設(shè)計(jì)產(chǎn)品系統(tǒng)程序簡(jiǎn)單，下載工具便利。3.2 實(shí)用性及應(yīng)用前景本產(chǎn)品可以應(yīng)用于教學(xué)，電路的簡(jiǎn)單，程序下載便利，方便于教學(xué)，電路測(cè)試、電路焊接和電路調(diào)試等都能提高學(xué)生動(dòng)手操作能力。在糧食存儲(chǔ)期間，由于環(huán)境、氣候和通風(fēng)條件等因素的變化，糧倉(cāng)內(nèi)的溫度或濕度會(huì)發(fā)生異常，這極易造成糧食的腐爛

10、或發(fā)生蟲害。同時(shí)糧倉(cāng)中糧食儲(chǔ)存質(zhì)量還受到糧倉(cāng)中氣體、微生物以及蟲害等因素的影響。因此這需要一個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，而我們所做的可調(diào)式溫度控制器為這一重大系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控，以防止發(fā)生意外。針對(duì)此問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。3.3本人收益該電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使我們了解了溫度傳感器（DS18B20）的原理及應(yīng)用，學(xué)習(xí)并掌握AT89S51單片機(jī)一些相關(guān)知識(shí)，

11、熟練硬件電路圖的連接和電路板的焊接，增強(qiáng)動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，對(duì)微電子領(lǐng)域更加了解，增加了對(duì)微電子的興趣?？偨Y(jié)在這次可調(diào)式溫度控制器設(shè)計(jì)中，使我們體會(huì)到了自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)，它可以替代我們完成人類無(wú)法完成或者不可能完成的事情，而且它所完成的近乎完美，又有效率?？烧{(diào)式溫度控制器的設(shè)計(jì)，是以數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)外界溫度高低，溫度高低檢測(cè)高低可調(diào)節(jié)。溫度高低轉(zhuǎn)變由數(shù)字溫度計(jì)檢測(cè)后傳給單片機(jī)直接在數(shù)碼管中顯示輸出，而且可實(shí)現(xiàn)溫度的自我補(bǔ)償。單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信號(hào)與輸入的溫度上、下限進(jìn)行比較，由此作出是否啟動(dòng)繼電器已開啟設(shè)備。本設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍廣泛和操作簡(jiǎn)單，具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 胡漢才.單片機(jī)

12、原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社,2001.01第一版.2 徐澤善. 傳感器與壓電器件信息裝備的特種元件。北京：國(guó)防工業(yè)出版社 19993 徐愛鉤. 智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社 19994 何希才，薛永毅，傳感器及其應(yīng)用實(shí)例，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20045 樓然苗，李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006.2;單片機(jī)內(nèi)存分配申明!TEMPER_L EQU49H ;用于保存讀出溫度的低8位TEMPER_H EQU48H ;用于保存讀出溫度的高8位SET_TEMPER_H EQU44HSET_TEMPER_L EQU40HDIS

13、_BUFF_C EQU34H ;百位存儲(chǔ)單DIS_BUFF_B EQU35H ;十位存儲(chǔ)單元DIS_BUFF_A EQU36H ;個(gè)位存儲(chǔ)單元DIS_BUFF_D EQU33H ;個(gè)位小數(shù)DIS_BUFF_E EQU32H ;十位小數(shù)DIS_BUFF_F EQU31H ;百位小數(shù)DIS_BUFF_G EQU30H ;千位小數(shù)LEDBuf EQU54HTEMP EQU53HDis_orderEQU52hSTATEEQU51HFLAG1 EQU00H ;是否檢測(cè)到DS18B20標(biāo)志位 DQ BIT P1.0ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP Int_X0ORG 000

14、BHLJMP Int_T0ORG0040Hstart: MOVSP,#60HMOVDis_order,#b MOV TMOD, #01h ; 方式1, 定時(shí)器0 MOV TH0, #0EDhMOV TL0, #0FFhMOV IE, #b ; EA=1, IT0 = 1SETB TR0 ; 開始定時(shí)SETBIT0SETBEX0MOVSET_TEMPER_H,#05HMOVSET_TEMPER_H+1,#09HMOVSET_TEMPER_H+2,#02HMOVSET_TEMPER_H+3,#00HMOVSET_TEMPER_L,#05HMOVSET_TEMPER_L+1,#05HMOVSET_T

15、EMPER_L+2,#02HMOVSET_TEMPER_L+3,#00HMAIN: MOVA,STATECJNEA,#0,TASK1LCALLGET_TEMPER ;調(diào)用讀溫度子程序LCALLT_FORMATAJMP MAINTASK1:CJNEA,#1,TASK2MOVDIS_BUFF_D,SET_TEMPER_HMOVDIS_BUFF_C,SET_TEMPER_H+1MOVDIS_BUFF_B,SET_TEMPER_H+2MOVDIS_BUFF_A,SET_TEMPER_H+3JBP3.0,KEY_1;數(shù)值加0.1度LCALLDELAY1JBP3.0,KEY_1INCSET_TEMPER_

16、HJNBP3.0,$AJMP MAINKEY_1:JBP3.1,MAIN;數(shù)值減0.1度LCALLDELAY1JBP3.1,MAINDECSET_TEMPER_HJNBP3.1,$AJMP MAINTASK2:CJNEA,#2,TASK3MOVDIS_BUFF_D,SET_TEMPER_LMOVDIS_BUFF_C,SET_TEMPER_L+1MOVDIS_BUFF_B,SET_TEMPER_L+2MOVDIS_BUFF_A,SET_TEMPER_L+3JBP3.0,KEY_2;數(shù)值加0.1度LCALLDELAY1JBP3.0,KEY_2INCSET_TEMPER_LJNBP3.0,$AJMP

17、 MAINKEY_2:JBP3.1,MAIN;數(shù)值減0.1度LCALLDELAY1JBP3.1,MAINDECSET_TEMPER_LJNBP3.1,$AJMP MAINTASK3:MOVSTATE,#0AJMP MAIN;-DS18B20-初始化子程序-INIT_1820: SETB DQ NOP CLR DQ;主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB DQ;然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB DQ,TSR3 ;等待DS18B20回應(yīng) DJNZ

18、 R0,TSR2 LJMP TSR4 ; 延時(shí)TSR3: SETB FLAG1 ; 置標(biāo)志位,表示DS1820存在 LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1 ; 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6 ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間TSR7: SETB DQ RET;- 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER: SETB DQ LCALL INIT_1820;先復(fù)位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ; 判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2: MOV A,#0CCH

19、; 跳過(guò)ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820;這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒 LCALL DELAY1 LCALL INIT_1820;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,#0CCH ; 跳過(guò)ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ; 發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36H RET;-寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求)WRITE_1820: M

20、OV R2,#8;一共8位數(shù)據(jù) CLR CWR1: CLR DQ MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQ RET;- 讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200: MOV R4,#2 ; 將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 MOV R1,#TEMPER_L; 低位存入(TEMPER_L),高位存入(TEMPER_H)RE00: MOV R2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位RE01: CLR C SETB DQ NOP NOP

21、 CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQ MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P1.0 MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A INC R1 DJNZ R4,RE00RET;-整合讀出的兩字節(jié)溫度(關(guān)于DS18B20讀出的2字節(jié)溫度格式請(qǐng)參考資料)-T_FORMAT: MOV A, #0FH ANL A, TEMPER_L;獲得小數(shù)部分(4位) MOV R0, #DIS_BUFF_D MOV R2, #4 D0: MOV B, #10 MUL AB MOV B, #16 DI

22、V AB MOV R0, A ;從個(gè)位小數(shù)D_BIT,到十位E_BIT,百位F_BIT,千位G_BIT DEC R0 MOV A, B DJNZ R2, D0 MOV A, TEMPER_L SWAP A MOV TEMP, A MOV A, TEMPER_H SWAP A MOV R0, #TEMP XCHD A, R0 MOV B,#10 DIV AB MOV DIS_BUFF_C,B ;個(gè)位存在C_BIT MOV B,#10 DIV AB MOV DIS_BUFF_A,A ;百位存在A_BIT MOV DIS_BUFF_B,B ;十位存在B_BIT RET ;-Int_X0: PUSH PSW ; 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHACC INCSTATE MOVA,STATE CJNEA,#03H,EXIT_X0MOVSTATE,#00HEXIT_X0:POPACCPOP